Argon2, BCrypt, scrypt を含む C# でのハッシュ化関数の詳細比較

C# で安全なハッシュコードを作成してデータベースに格納する方法

データベースにパスワードなどの機密情報を保存する際、平文のまま保存するのは非常に危険です。そのため、ハッシュ関数と呼ばれる暗号化技術を用いて、パスワードを安全な形式に変換してから保存する必要があります。

C# でハッシュコードを作成する

C# でハッシュコードを作成するには、主に以下の 2 つの方法があります。

1. SHA256などのハッシュ関数を使用する

SHA256は、米国標準技術研究所(NIST)によって推奨されている強力なハッシュ関数です。以下のコード例は、SHA256を使用して文字列をハッシュ化する方法を示しています。

using System;
using System.Security.Cryptography;

public class HashCodeGenerator {
    public static string GenerateSHA256Hash(string inputString) {
        using (var sha256 = SHA256.Create()) {
            byte[] hashBytes = sha256.ComputeHash(Encoding.UTF8.GetBytes(inputString));
            return Convert.ToBase64String(hashBytes);
        }
    }
}

1. PBKDF2 を使用する

PBKDF2は、パスワードハッシュ化専用の派生関数です。SHA256などのハッシュ関数よりも、パスワード解析攻撃に対する耐性が高いという特徴があります。以下のコード例は、PBKDF2を使用してパスワードをハッシュ化する方法を示しています。

using System;
using System.Security.Cryptography;
using System.Text;

public class HashCodeGenerator {
    public static string GeneratePBKDF2Hash(string password, string salt) {
        using (var pbkdf2 = new Rfc2898DeriveBytes(password, Encoding.UTF8.GetBytes(salt), 10000, SHA256.Create())) {
            byte[] hashBytes = pbkdf2.GetBytes(32);
            return Convert.ToBase64String(hashBytes);
        }
    }
}

データベースにハッシュコードを格納する

ハッシュコードを作成したら、データベースに格納する必要があります。ハッシュコードは固定長のバイナリデータなので、データベースの対応するデータ型に格納する必要があります。

注意点

• ハッシュ関数は計算コストがかかります。そのため、認証処理など、頻繁にハッシュ化を行うような用途には、より軽量なハッシュ関数を使用する方が効率的な場合があります。
• ハッシュ関数は一度実行すると元に戻すことはできません。そのため、パスワードなどの機密情報をハッシュ化する前に、必ずバックアップを取っておいてください。

SHA256 を使用する場合

using System;
using System.Security.Cryptography;

public class HashCodeGenerator {
    public static string GenerateSHA256Hash(string password) {
        using (var sha256 = SHA256.Create()) {
            byte[] hashBytes = sha256.ComputeHash(Encoding.UTF8.GetBytes(password));
            return Convert.ToBase64String(hashBytes);
        }
    }
}

class Program {
    static void Main(string[] args) {
        string password = "password123";
        string hashedPassword = HashCodeGenerator.GenerateSHA256Hash(password);
        Console.WriteLine("SHA256 ハッシュ値: " + hashedPassword);
    }
}

using System;
using System.Security.Cryptography;
using System.Text;

public class HashCodeGenerator {
    public static string GeneratePBKDF2Hash(string password, string salt) {
        using (var pbkdf2 = new Rfc2898DeriveBytes(password, Encoding.UTF8.GetBytes(salt), 10000, SHA256.Create())) {
            byte[] hashBytes = pbkdf2.GetBytes(32);
            return Convert.ToBase64String(hashBytes);
        }
    }
}

class Program {
    static void Main(string[] args) {
        string password = "password123";
        string salt = "mysalt";
        string hashedPassword = HashCodeGenerator.GeneratePBKDF2Hash(password, salt);
        Console.WriteLine("PBKDF2 ハッシュ値: " + hashedPassword);
    }
}

説明

• Program クラスの Main メソッドでは、以下の処理を実行しています。
  1. パスワードとソルトを用意します。
  2. GenerateSHA256Hash または GeneratePBKDF2Hash メソッドを使用してパスワードをハッシュ化します。
  3. ハッシュ値をコンソールに出力します。
• 上記のコードは、HashCodeGenerator というクラスに 2 つのメソッドを定義しています。
  • GenerateSHA256Hash(string password): SHA256 を使用してパスワードをハッシュ化します。
  • GeneratePBKDF2Hash(string password, string salt): PBKDF2 を使用してパスワードをハッシュ化します。

実行方法

上記コードを実行するには、Visual Studioなどの開発環境が必要です。

1. 新しい C# プロジェクトを作成します。
2. 上記のコードをプロジェクトに追加します。
3. プロジェクトをビルドして実行します。

注意事項

• 実際の運用では、より強固なパスワードポリシーと、安全なソルトの生成方法を検討する必要があります。
• 上記のコードはあくまで例であり、本番環境で使用するには十分ではありません。

Argon2 は、2015 年に開催された Password Hashing Competition で優勝した比較的新しいハッシュ関数です。SHA256 や PBKDF2 よりも高い耐性と計算コストを誇ります。

using System;
using System.Security.Cryptography;
using System.Text.Json;

public class HashCodeGenerator {
    public static string GenerateArgon2Hash(string password) {
        using (var argon2 = new Argon2Id(Encoding.UTF8.GetBytes(password), Encoding.UTF8.GetBytes("mysalt"), 10, 32, 1)) {
            byte[] hashBytes = argon2.GetBytes(32);
            return Convert.ToBase64String(hashBytes);
        }
    }
}

class Program {
    static void Main(string[] args) {
        string password = "password123";
        string hashedPassword = HashCodeGenerator.GenerateArgon2Hash(password);
        Console.WriteLine("Argon2 ハッシュ値: " + hashedPassword);
    }
}

BCrypt

BCrypt は、OpenBSD で開発されたパスワードハッシュ化アルゴリズムです。シンプルな実装と高いパフォーマンスが特徴です。

using System;
using BCrypt.Net;

public class HashCodeGenerator {
    public static string GenerateBCryptHash(string password) {
        return BCrypt.Net.HashPassword(password, BCrypt.Net.BouncyCastle.BCrypt.GenerateSalt(12));
    }
}

class Program {
    static void Main(string[] args) {
        string password = "password123";
        string hashedPassword = HashCodeGenerator.GenerateBCryptHash(password);
        Console.WriteLine("BCrypt ハッシュ値: " + hashedPassword);
    }
}

scrypt

scrypt は、Colin Percival 氏によって開発されたパスワードハッシュ化アルゴリズムです。キーストレッチングと呼ばれる手法を用いて、攻撃者にとって計算コストを高くすることができ.

using System;
using System.Security.Cryptography;
using System.Text.Json;

public class HashCodeGenerator {
    public static string GenerateScryptHash(string password) {
        using (var scrypt = new Scrypt(Encoding.UTF8.GetBytes(password), Encoding.UTF8.GetBytes("mysalt"), 16, 1, 1, 32)) {
            byte[] hashBytes = scrypt.GetBytes();
            return Convert.ToBase64String(hashBytes);
        }
    }
}

class Program {
    static void Main(string[] args) {
        string password = "password123";
        string hashedPassword = HashCodeGenerator.GenerateScryptHash(password);
        Console.WriteLine("scrypt ハッシュ値: " + hashedPassword);
    }
}

上記で紹介した方法は、いずれも比較的新しいハッシュ関数であり、SHA256 や PBKDF2 よりも広く採用されているわけではありません。そのため、これらのハッシュ関数を使用する場合は、互換性について注意する必要があります。

また、どのハッシュ関数を選択するかは、セキュリティ要件やパフォーマンス要件などを考慮して決定する必要があります。